KR100203002B1 - Synchronization communication environment supply method - Google Patents
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Abstract
다수의 기지국들이 동일한 주파수상에서 적응 동작하는 통신 환경(102)에서 동기 통신을 제공하기 위한 장치 및 방법. 특히, 다른 기지국의 레인지내에서 동작하는 기지국들은 그렇지않으면 독립적으로 동작할 수도 있는 다른 기지국들과의 간섭을 최소화하기 위하여 협조하여야 한다. 시스템내에서 동작하는 각각의 기지국은 동일 주파수상에서 동작하는 다른 기지국이 레인지(310)내에 있는지를 판정하게 된다. 기지국들중 하나는 마스터로서의 역할을 떠맡게 되며 나머지 기지국은 이 마스터 기지국(312)에 동기하게 된다. 기지국들을 동기화하는 양호한 방법은 디지탈 다중 접속 통신 시스템에 대한 신호 프로토콜(702, 902) 및 충돌 방지 기술을 포함하고 있다.Apparatus and method for providing synchronous communication in a communication environment (102) in which multiple base stations operate adaptively on the same frequency. In particular, base stations operating within the range of other base stations should cooperate to minimize interference with other base stations that may otherwise operate independently. Each base station operating in the system will determine if other base stations operating on the same frequency are in range 310. One of the base stations assumes the role of master and the other base station is synchronized with this master base station 312. Preferred methods for synchronizing the base stations include signal protocols 702 and 902 and anti-collision techniques for digital multiple access communication systems.
Description
제1도는 공중 시스템 전화망에 결합된 다수의 기지국들을 갖는 무선 통신 시스템의 평면도.1 is a plan view of a wireless communication system having a plurality of base stations coupled to a public system telephone network.
제2도는 무선 기지국 또는 핸드셋에 대한 회로의 블록선도.2 is a block diagram of circuitry for a wireless base station or handset.
제3도는 제1도의 무선 통신 시스템에서 기지국에 대한 마스터 및 슬레이브 지정을 결정하고 체인을 구성하는 양호한 단계들을 나타낸 흐름도.3 is a flow diagram illustrating the preferred steps for determining a master and slave designation for a base station and configuring a chain in the wireless communication system of FIG.
제4도는 저속 주파수 호퍼 시스템에서 이용가능한 인덱스를 결정하는 양호한 단계를 나타내는 흐름도.4 is a flow diagram illustrating preferred steps for determining an index available in a slow frequency hopper system.
제5도는 무선 통신 시스템에서 중첩하는 기지국들의 협조를 나타내는 네트워크 토폴로지 다이어그램.5 is a network topology diagram illustrating coordination of overlapping base stations in a wireless communication system.
제6도는 제5도에 도시된 체인 반전 동안의 기지국들의 협조에 대한 일반적인 단계들을 나타낸 흐름도.FIG. 6 is a flow chart showing general steps for coordination of base stations during chain inversion shown in FIG.
제7도는 기지국들을 협조하도록 하기 위한 다수의 동기 슬롯을 갖는 공중 인터페이스 프로토콜의 제1 실시예를 나타내는 도면.FIG. 7 illustrates a first embodiment of an air interface protocol having multiple synchronization slots for coordinating base stations. FIG.
제8도는 제7도에 도시된 공중 인터페이스 프로토콜을 갖는 기지국들의 협조를 나타내는 상세한 흐름도.FIG. 8 is a detailed flowchart illustrating the coordination of base stations with the air interface protocol shown in FIG.
제9도는 기지국들과 핸드셋들을 협조하도록 하기 위한 단일 동기 슬롯 및 블랭크 슬롯을 갖는 공증 인터페이스 프로토콜의 제2 실시예를 나타내는 도면.9 illustrates a second embodiment of a notary interface protocol having a single sync slot and a blank slot for coordinating handsets with base stations.
제10도는 제9도에 도시된 공중 인터페이스 프로토콜을 갖는 기지국들의 협조를 나타내는 상세한 흐름도.FIG. 10 is a detailed flowchart illustrating the cooperation of base stations with the air interface protocol shown in FIG.
제11도는 동기화 신호원을 갖는 기지국에 대한 디지탈 위상 동기 루프 동작을 나타내는 흐름도.11 is a flow diagram illustrating digital phase locked loop operation for a base station having a synchronization signal source.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
102 : 무선 통신 시스템 104 : 기지국102: wireless communication system 104: base station
106 : 공중 시스템 전화망 110 : 핸드셋106: public system telephone network 110: handset
203 : 마이크로프로세서 213 : 디스플레이203: microprocessor 213: display
223 : 송신기 225 : 신서사이저223 transmitter 225 synthesizer
본 발명은 무선 주파수(RF) 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 동기 통신 환경을 제공하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a radio frequency (RF) communication system, and more particularly to a method and apparatus for providing a synchronous communication environment.
무선 통신 시스템에 있어서, 스펙트럼의 사용을 증가시켜 주어진 주파수 대역을 보다 많은 수의 사용자가 사용할 수 있도록 하기 위한 노력이 이루어져 왔다. 스펙트럼 효율을 증가시키기 위한 기술의 한 예로는 주파수 분할 다중 접속(FDMA)기술이 있다. 종래의 FDMA 시스템에서는, 주어진 주파수 대역이 다수의 채털로 분할되며 각 채널은 한 사람의 사용자가 점유하게 된다. FDMA 시스템은 또한 시분할 듀플렉스(time devision duplex)(TDD) 시스템으로서 주어진 RF 채널이 시간상으로 격리되어 있는 순방향 및 역방향 통신 모두에 대해 사용된다.In wireless communication systems, efforts have been made to increase the use of spectrum to allow a greater number of users to use a given frequency band. One example of a technique for increasing spectral efficiency is frequency division multiple access (FDMA) technology. In a conventional FDMA system, a given frequency band is divided into multiple channels and each channel is occupied by one user. FDMA systems are also time devision duplex (TDD) systems used for both forward and reverse communications in which a given RF channel is isolated in time.
다른 기술들이 디지탈 다중 접속 통신 시스템을 구성하고 있다. 스펙트럼의 사용 효율을 증가시키기 위한 이같은 종래의 디지탈 다중 접속 기술들중 하나로서 시분할 다중 접속(TDMA) 기술이 있다. TDMA 시스템에서, 신호 전송을 위한 각 채널은 복수의 슬롯으로 분할되어 있다. 각각의 시간 슬롯에는 서로 다른 통화가 할당될 수도 있다. TDMA 시스템은 또한 TDD 기술을 사용할 수도 있다. 따라서, 다수의 통화가 단일 채널 또는 주파수로 동시에 전송될 수 있다.Other technologies make up a digital multiple access communication system. One of such conventional digital multiple access techniques to increase the efficiency of use of the spectrum is a time division multiple access (TDMA) technique. In a TDMA system, each channel for signal transmission is divided into a plurality of slots. Each time slot may be assigned a different currency. TDMA systems may also use TDD technology. Thus, multiple calls can be sent simultaneously on a single channel or frequency.
마지막으로, 스펙트럼 효율의 증가는 저속 주파수 호퍼(slow frequency hopper) 시스템 또는 다이렉트-시퀀스(direct-sequence) CDMA 시스템중 어는 한 형태로 확산 스펙트럼 기술에 의해 달성될 수 있다. 저속 주파수 호퍼 시스템에서는, 신호의 반송 주파수가 수신자가 미리 알고 있는 의사 랜덤 시퀀스에서 넓은 범위의 가능한 주파수들에 걸쳐 소정의 레이트(rate)로 변경된다. 일반적으로, 확산 스텍트럼 기술은 의도적 또는 비의도적 간섭(intentional or unintentional interference)의 영향을 감소시킨다. 다이렉트-시퀀스 CDMA 시스템은 다수의 사용자가 동일한 스펙트럼을 공유할 수 있도록 해주며 이 시스템에서 각 사용자는 고유의 의사 노이즈 코드 시퀀스를 할당받는다. 신호는 수신자가 미리 알고 있는 광대역 의사-노이즈(pseudo-noise) 시퀀스에 의해 확산된다.Finally, an increase in spectral efficiency can be achieved by spread spectrum technology, either in a slow frequency hopper system or a direct-sequence CDMA system. In a slow frequency hopper system, the carrier frequency of the signal is changed at a predetermined rate over a wide range of possible frequencies in a pseudo random sequence known to the receiver. In general, spread spectrum techniques reduce the effects of intentional or unintentional interference. Direct-sequence CDMA systems allow multiple users to share the same spectrum, where each user is assigned a unique pseudo noise code sequence. The signal is spread by a wideband pseudo-noise sequence known to the receiver in advance.
다수의 기지국을 디지탈 다중 접속 통신 시스템에서는, 기지국들이 적절하게 동기되도록 하기 위해 기지국들간의 협조가 있어야만 한다. 기지국들은 동기화시키는 일은 기지국들이 공통 시스템의 일부가 되어 물리적으로 연결되어 있는 경우에 달성될 수 있다. 그러나, 물리적으로 연결되어 있지 않은 기지국들은 이들이 공통 시스템의 일부인 경우에 동기화되어야만 한다. 게다가, 기지국들이 공통 주파수상에서 독립적으로 동작하고 있는 경우에는, 기지국들은 적절하게 동기화되도록 통신하여야만 한다. 따라서, 디지탈 다중 접속 통신 시스템에서 동작하는 기지국들을 동기화시키기 위한 방법 및 장치가 필요하게 된다.In a digital multiple access communication system with multiple base stations, there must be coordination between the base stations to ensure that the base stations are properly synchronized. Synchronizing the base stations can be accomplished when the base stations are part of a common system and are physically connected. However, base stations that are not physically connected must be synchronized if they are part of a common system. In addition, if the base stations are operating independently on a common frequency, the base stations must communicate to be properly synchronized. Thus, a need exists for a method and apparatus for synchronizing base stations operating in a digital multiple access communication system.
디지탈 다중 접속 통신 시스템에 있어서, 다른 기지국의 레인지(range)내에서 동작하는 각 기지국은 간섭을 예방하기 위해 동기화되어야만 한다. 본 발명은 통신 환경에서 동기 통신(synchronous communication)을 제공하는데, 여기에서는 다수의 기지국들이 동일한 주파수로 동작하도록 되어 있다. 특히, 주거 기지국(residential base station)과 같은 기지국들은 그렇지 않은 경우에는 독립적으로 동작하게 되는 다른 기지국들과의 간섭을 최소화하기 위해 서로 협조가 이루어져야만 한다. 본 발명에 따르면, 시스템에서 동작하는 각 기지국은 동일한 주파수로 동작하는 다른 기지국이 레인지내에 있는지의 여부를 판정하게 된다. 기지국들중 하나가 마스터(master)로서의 역할을 맡게 되며 나머지 기지국은 이 마스터 기지국에 동기하게 된다. 신호 방식 프로토콜, 동기화 체인 구성(synchronization chain building) 및 동기화 체인을 구성하기 위한 충돌 방지(collision avoidance) 기술등을 포함한 기지국들을 동기화하기 위한 양호한 방법들도 또한 기술되어 있다.In a digital multiple access communication system, each base station operating within the range of another base station must be synchronized to prevent interference. The present invention provides synchronous communication in a communication environment, where multiple base stations are configured to operate at the same frequency. In particular, base stations, such as residential base stations, must cooperate with each other to minimize interference with other base stations that would otherwise operate independently. According to the present invention, each base station operating in the system determines whether other base stations operating at the same frequency are in range. One of the base stations assumes the role of master and the other base station is synchronized with the master base station. Preferred methods are also described for synchronizing base stations, including signaling protocols, synchronization chain building, and collision avoidance techniques to construct a synchronization chain.
우선 제1도를 참조하면, 무선 통신 시스템(102)가 도시되어 있다. 이 무선 통신 시스템은 복수의 기지국(104)를 가지고 있으며, 각 기지국은 영역(area)(108)에 걸쳐 있는 RF 통달범위 (coverage)를 제공한다. 각 기지국은 공중 시스템 전화망(106)에 결합될 수도 있다. 그러나, 본 발명의 회로 및 방법은 공중 시스템 전화망에 결합되어 있지 않은 기지국들을 갖는 무선 통신 시스템에서도 구현될 수 있다는 것을 알아야 한다. 기지국들은 독립적인 네트워크에서 서로 결합되어 있거나 또는 동일한 주파수 대역에서 동작하는 경우가 있는 독립적인 장치(stand alone unit)일 수도 있다. 각 기지국은 또한 하나 또는 그 이상의 핸드셋(110)과 통신할 수 있도록 되어 있다. 마지막으로, 각 기지국은 RF 신호에 의해 레인지내에 있는 다른 기지국과 통신할 수 있다.Referring first to FIG. 1, a wireless communication system 102 is shown. This wireless communication system has a plurality of base stations 104, each providing an RF coverage that spans an area 108. Each base station may be coupled to a public system telephone network 106. However, it should be appreciated that the circuits and methods of the present invention may be implemented in a wireless communication system having base stations that are not coupled to a public system telephone network. The base stations may be stand alone units that may be coupled to each other in an independent network or may operate in the same frequency band. Each base station is also adapted to communicate with one or more handsets 110. Finally, each base station can communicate with other base stations in range by RF signals.
이제 제2도를 참조하면, 블럭선도는 기지국 또는 핸드셋 회로를 도시하고 있다. 양호한 실시예에서, MDA08 테크놀로지의 CMOS ASIC 또는 모토롤라로부터 입수 가능한 H4C등과 같은 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)(201)과 모토롤라로부터 입수 가능한 68HC11 마이크로프로세서등과 같은 마이크로프로세서(203)이 결합하여 제7도 및 제9도에 도시된 통신 프로토콜을 발생하게 된다. ASIC(201)은 양호하게는 본 발명에 따라 제2 동기화 신호원(synchronization source)을 검출하기 위한 별도의 검색 엔진(search engine)을 포함하고 있다. 제2 검색 엔진은 별도의 디지탈 위상 동기 루프(digital phase lock loop)(DPLL) 또는 오버샘플 상호-상관기(oversampled cross-correlator)일 수 있다. 디지탈 위상 동기 루프는 기술분야에서 공지되어 있다. 디지탈 위상 동기 루프의 일예는 1976년 9월 28일 말렉(Malek)에게 특허된 발명의 명칭이 디지탈 이상 동기 루프인 미국 특허 제3,983,498호에서 찾아볼 수 있다. 미국 특허 제3,983,498호의 내용 전체는 참조예로 포함하고 있다. 오버샘플 상호 상관기의 일예는 1992년 5월 26일 웨이간드(Weigand)에게 특허된 발명의 명칭이 비코히런트(non-coherent) 수신기에 의한 GMSK 신호의 실시간 복조 방법 및 장치인 미국 특허 제5,117,441호에서 찾아볼 수 있다. 미국 특허 제5,117,441호의 내용 전체는 참조예로 포함하고 있다.Referring now to FIG. 2, a block diagram illustrates a base station or handset circuit. In a preferred embodiment, an application specific integrated circuit (ASIC) such as CMOS ASIC from MDA08 Technology or H4C, etc. available from Motorola, and a microprocessor 203 such as 68HC11 microprocessor available from Motorola, are coupled to FIG. And the communication protocol shown in FIG. ASIC 201 preferably includes a separate search engine for detecting a second synchronization source in accordance with the present invention. The second search engine may be a separate digital phase lock loop (DPLL) or oversampled cross-correlator. Digital phase locked loops are known in the art. An example of a digital phase locked loop can be found in US Pat. No. 3,983,498, titled Digital Abnormal Sync Loop, titled Malek on September 28, 1976. The entire contents of US Pat. No. 3,983,498 are incorporated by reference. An example of an oversample cross correlator is US Patent No. 5,117,441, entitled Real Time Demodulation Method for GMSK Signals by a Non-Coherent Receiver, patented to Weigand on May 26, 1992. You can find it at The entire contents of US Pat. No. 5,117,441 are incorporated by reference.
마이크로프로세서(203)은 양호한 실시예의 경우에 프로토콜을 발생하는데 필요한 단계들을 실행하여 디스플레이(213)으로의 기록, 키패드(keypad)(215)로부터의 정보의 접수, 및 주파수 신서사이저(synthesizer)(225)의 제어등과 같은 통신 유닛에 대한 기타 기능등을 수행하기 위하여 하나의 패키지(211)내에 결합되어 있는 RAM(205), EEPROM(207), 및 ROM(209)를 사용한다. ASIC(201)은 마이크로폰(217)로부터 오디오 회로(219)에 의해 변환된 오디오(audio)를 처리하여 스피커(221)로 보낸다. 어떤 메시지 필드는 ASIC(201)에 의해 구성되어 오디오 회로(219), 마이크로프로세서(203)에 의해 파퓰레이트(populate)되고, 다른 것들은 메시지 프레임(message frame)을 발생하여 이를 송신기(223)에 전송하는 ASIC(201)에 의해 구성된다. 송신기(223)는 그 시스템에 대해 선택되고 마이크로프로세서(203)에 의해 지시된 호핑(hopping) 방식으로 주파수 신서사이저(225)에 의해 생성된 반송 주파수를 사용하여 안테나(229)를 통하여 전송을 한다. 통신 유닛의 안테나(229)에 의해 수신된 정보는 주파수 신서사이저(225)로부터의 반송 주파수를 이용하여 메시지 프레임을 구성하는 심볼(symbol)들을 그 시스템에 대해 선택된 호핑 방식과 일치하여 복조하는 수신기(227)로 들어간다. ASIC(203)은 그 다음에 수신된 메시지 프레임을 그 구성 부분으로 파싱한다(parse). 제2도의 회로가 주거 기지국에 포함되어 있는 경우에, 기지국의 오디오 회로는 공종 시스템 전화망 (telco network)(223)에 결합될 수 있다.The microprocessor 203 executes the steps necessary to generate the protocol in the preferred embodiment to write to the display 213, receive information from the keypad 215, and frequency synthesizer 225. RAM 205, EEPROM 207, and ROM 209, which are coupled in one package 211, are used to perform other functions for the communication unit, such as control of the < RTI ID = 0.0 > The ASIC 201 processes the audio converted by the audio circuit 219 from the microphone 217 and sends it to the speaker 221. Some message fields are configured by ASIC 201 and populated by audio circuitry 219, microprocessor 203, others generate message frames and send them to transmitter 223. Is configured by the ASIC 201. Transmitter 223 transmits via antenna 229 using the carrier frequency generated by frequency synthesizer 225 in a hopping manner selected for that system and directed by microprocessor 203. The information received by the antenna 229 of the communication unit uses a carrier frequency from the frequency synthesizer 225 to receiver 227 to demodulate the symbols that make up the message frame in accordance with the hopping scheme selected for that system. Enter). The ASIC 203 then parses the received message frame into its component parts. If the circuit of FIG. 2 is included in a residential base station, the audio circuitry of the base station may be coupled to a telecommunications system telco network 223.
이제 제3도를 참조하면, 서로의 레인지내에서 동작하는 복수의 기지국들을 갖는 무선 통신 시스템내의 특정 기지국이 마스터 기지국인지 여부를 판정하기 위한 양호한 단계들을 나타내는 흐름도가 도시되어 있다. 본 발명의 방법은 양호하게는 주거 기지국(residential base station) 또는 사무실 기지국(office base station)등과 같은 개인 무선 기지국(personal cordless base station)에서 사용되고 있지만 무선 기지국들을 사용하는 어떤 시스템에서도 사용될 수 있다. 단계(302)에서 기지국에 전원이 공급(power-up)되고 단계(304)에서 기지국은 주파수 f0에 동기한다. 단계(306)에서, 기지국은 동기화 및 순환 중복 검사(cyclic redundancy check)(CRC)신호들이 단계(306)에서 검출되었는지 여부를 판정한다. 이 신호들이 검출된 경우에, 기지국은 단계(308)에서 호프 시퀀스(hop sequenece)를 따르게 된다. 주파수 호핑 시스템은 기술 분야에서 공지되어 있어 본 명세서에서는 상세하게 설명하지 않기로 한다. 기지국은 그 다음에 비이콘(beacon)이 단계(310)에서 청취(hear)되었는지를 판정한다. 이 신호가 다른 신호원에 의해 발생된 비이콘 메시지일 수도 있고 핸드셋 또는 기지국등과 같은 다른 신호원에 의해 발생된 통신 트래픽(traffic)일 수도 있다. 단계(310)에서 비이콘이 검출되지 않은 경우에는, 기지국은 단계(312)에서 마스터 기지국의 역할을 떠맡게 되며 단계(314)에서 정상적인 동작을 취하게 된다. 마스터 기지국으로서, 기지국은 여러가지 주파수 사이를 호핑하게 되는 반면, 다른 기지국들은 마스터 기지국과의 동기를 유지하게 된다(즉, 다른 호프 인덱스(hop index)에서 동일한 주파수 호핑 패턴을 따르게 되지만 마스터와 위상이 벗어나 있다).Referring now to FIG. 3, there is shown a flow diagram illustrating preferred steps for determining whether a particular base station in a wireless communication system having a plurality of base stations operating within each other's range is a master base station. The method of the present invention is preferably used in personal cordless base stations, such as residential base stations or office base stations, but can be used in any system using wireless base stations. In step 302 the base station is powered up and in step 304 the base station is synchronized to frequency f0. In step 306, the base station determines whether synchronization and cyclic redundancy check (CRC) signals have been detected in step 306. If these signals are detected, the base station follows a hop sequence in step 308. Frequency hopping systems are well known in the art and will not be described in detail herein. The base station then determines whether the beacon was heard at step 310. This signal may be a beacon message generated by another signal source or may be communication traffic generated by another signal source such as a handset or base station. If no beacon is detected in step 310, the base station assumes the role of the master base station in step 312 and takes normal operation in step 314. As a master base station, the base station hops between different frequencies, while other base stations remain in sync with the master base station (ie, follow the same frequency hopping pattern at different hop indexes but out of phase with the master). have).
그러나, 단계(310)에서 비이콘이 검출된 경우에는, 기지국은 단계(316)에서 슬레이브로서의 역할을 떠맡게 되고 디지탈 동기 루프(DPLL)를 구현하게 된다. 기지국은 단계(318)에서 정상적인 동작을 취하게 되며 단계(320)에서 마스터 스테이션(master station)과의 동기화를 상실(lose)하였는지의 여부를 판정하게 된다. 기지국이 동기화를 상실한 경우에, 단계(322)에서 통화중(in a call)인지의 여부를 판정하게 된다. 기지국이 통화중이 아닌 경우에는, 단계(304)에서 주파수 f0에 동기된다. 그러나, 기지국이 통화중인 경우에는, 단계(324)에서 가능한 마스터 기지국을 청취하게 된다. 단계(326)에서 기지국이 다른 마스터를 검출한 경우에는, 이 기지국은 단계(316)에서 슬레이브(slave)로서의 역할을 떠맡게 된다. 기지국을 검출하기 위한 양호한 방법들은 제7도 내지 제10도를 참조하여 자세하게 설명하기로 한다. 마스터가 검출되지 않은 경우에는, 기지국은 단계(312)에서 마스터로서의 역할을 떠맡게 된다.However, if a beacon is detected in step 310, the base station assumes the role of slave in step 316 and implements a digital synchronization loop (DPLL). The base station takes normal operation in step 318 and determines in step 320 whether it has lost synchronization with the master station. If the base station loses synchronization, it is determined in step 322 whether it is in a call. If the base station is not in a call, step 304 is synchronized to frequency f0. However, if the base station is busy, it will listen to a possible master base station in step 324. If the base station detects another master in step 326, the base station assumes the role of slave in step 316. Preferred methods for detecting a base station will be described in detail with reference to FIGS. 7 to 10. If no master is detected, the base station assumes the role of master in step 312.
이제 제4도를 참조하면, 제3도의 블럭(308)에서 호프 시퀀스를 따르기 위한 양호한 단계들이 도시되어 있다. 단계(402)에서, 인덱스(즉, 제1 채널로 시작하는 소정의 채널 시퀀스로의 오프셋(offset)는 영(zero)과 같게 설정된다. 단계(404)에서, 기지국은 그 다음 인덱스(시퀀스내의 제2 채널로부터 시작하는 동일한 채널 시퀀스)를 스캔(scan)하여 모든 채널의 수신기 신호 강도 표시기(receiver signal strength indicator)(RSSI)가 단계(406)에서 소정의 임계치보다 작은지의 여부를 판정한다. 모든 채널의 RSSI가 소정의 임계치보다 작은 경우에는, 기지국은 단계(408)에서 인덱스 N이 점유된 채널을 하나도 가지고 있지 않다는 표시를 저장한다. 모든 채널의 RSSI가 단계(406)에서 임계치보다 작지 않은 경우에는, 기지국은 단계(410)에서 점유된 채널들의 수를 표시하게 된다.Referring now to FIG. 4, preferred steps for following the hop sequence in block 308 of FIG. 3 are shown. In step 402, the index (i.e., the offset into a given channel sequence starting with the first channel) is set equal to zero. In step 404, the base station then selects the next index (in the sequence). Scan the same channel sequence starting from the second channel to determine if the receiver signal strength indicator (RSSI) of all channels is less than a predetermined threshold in step 406. All If the RSSI of the channel is less than the predetermined threshold, the base station stores an indication that at step 408 there is no channel occupied by index N. If the RSSI of all channels is not less than the threshold at step 406. , The base station indicates the number of channels occupied in step 410.
단계(412)에서, 기지국은 어떤 점유된 채널도 가지지 않는 3개의 인덱스가 이용가능한지 여부를 판정한다. 3개의 인덱스가 이용가능한 경우에는, 기지국은 단계(414)에서 제1 인덱스를 선택하여 단계(416)에서 정상적인 동작을 취하게 된다. 그러나, 3개의 인덱스를 이용할 수 없는 경우에는, 기지국은 모든 인덱스들이 단계(418)에서 스캔되었는지 여부를 판정한다. 모든 인덱스들이 스캔되지 않은 경우에는, 기지국은 단계(404)에서 그 다음 인덱스를 스캔한다. 모든 인덱스들이 스캔된 경우에는, 기지국은 소정의 임계치 보다 더 큰 RSSI값을 가지는 최소수의 점유된 채널들에 따라 가장 양호한 이용가능한 인덱스를 사용하게 된다. 이 세개의 인덱스는 그 다음의 가장 양호한 리스트를 형성하는데 사용된다. 인덱스가 통화 도중에 손상(corrupt)된 경우에는, 이 인덱스를 변경하도록 하는 요청을 하게 된다. 그 다음의 가장 양호한 리스트는 무선 자원(radio resources) 및 다른 제한 요건들에 따라서 주기적으로 갱신될 수 있다. RSSI 판정이 상기와 같이 기술되어 있지만, RSSI에 의한 채널 품질의 평가는 단지 일예로서 주어진 것이다. 신호 품질을 판정하는 기타 방법들이 본 발명의 범위내에서 사용될 수 있다.In step 412, the base station determines whether three indexes that do not have any occupied channels are available. If three indexes are available, the base station selects the first index in step 414 and takes normal operation in step 416. However, if three indexes are not available, the base station determines whether all indexes have been scanned in step 418. If all indexes have not been scanned, the base station scans the next index at step 404. If all indexes have been scanned, then the base station will use the best available index according to the minimum number of occupied channels that have an RSSI value greater than a predetermined threshold. These three indices are used to form the next best list. If the index is corrupted during a call, a request is made to change the index. The next best list can be updated periodically according to radio resources and other constraints. Although RSSI determination is described as above, evaluation of channel quality by RSSI is given only as an example. Other methods of determining signal quality can be used within the scope of the present invention.
이제 제5도를 참조하면, 본 발명에 따라 다른 기지국의 레인지내에 있는 기지국들의 동기화를 나타내는 타이밍도가 도시되어 있다. 서로의 레인지밖에 있는 최초 마스터(originoal master) A1, B1이 시간 T1에 도시되어 있다. 다른 기지국들(A2 내지 A5)는 최초 마스터 A1의 레인지내로 들어와 제6도에 설명한 단계들에 따라 동기화 체인(synchronization chain)을 형성하기 위해 동기화한다. 이와 유사하게, 기지국 B2, B3는 다른 동기화 체인을 형성하기 위해 최초 마스터 B1의 레인지내로 들어온다.Referring now to FIG. 5, there is shown a timing diagram illustrating the synchronization of base stations within range of another base station in accordance with the present invention. Initial masters A1 and B1 that are out of range of each other are shown at time T1. The other base stations A2-A5 enter the range of the original master A1 and synchronize to form a synchronization chain according to the steps described in FIG. 6. Similarly, base stations B2 and B3 come into range of the original master B1 to form another synchronization chain.
제6도에 도시한 바와 같이, 기지국들의 개개의 체인을 동기화하는 방법이 일반적으로 도시되어 있다. 체인의 성장은 기지국들간(즉, 각 기지국이 비이콘 메시지(제7도 및 제8도)에 근거하여 다른 기지국과 동기함) 또는 체인을 형성하기 위하여 다른 기지국과 관련된 비이콘 메시지 또는 핸드셋 트래픽(제9도 및 제10도)을 검출하는 기지국들을 갖는 보다 동적인 체인(dynamic chain)일 수 있다. 제6도에 설명한 체인 구성의 일반적인 개념은 동기화 체인을 형성하는 어떤 방법에도 적용되지만, 각 구성에 대한 일반적인 구현은 쉽게 이해하도록 이하에서 별도로 설명하기로 한다.As shown in FIG. 6, a method of synchronizing individual chains of base stations is generally shown. The growth of the chain is characterized by the beacon message or handset traffic between base stations (i.e., each base station synchronizes with other base stations based on beacon messages (FIGS. 7 and 8)) or with other base stations to form a chain. FIG. 9 and FIG. 10 may be a more dynamic chain with base stations detecting. Although the general concept of chain configuration described in FIG. 6 applies to any method of forming a synchronization chain, the general implementation of each configuration will be described separately below for ease of understanding.
특히, 기지국들간의 동기화 체인의 발달은 단계(602)에서 시작되는데 여기서 한 기지국은 전원이 공급된 직후 제3도에 설명된 단계들에 따라 기존의 기지국에 동기화된다. 기지국은 또한 2개의 동기화 신호원의 레인지내에 있게 되어 이들을 검출할 수도 있다. 기지국은 비동기화된 기지국으로부터의 제2 비이콘 메시지가 단계(604)에서 검출되었는지를 판정한다. 이같은 비이콘 메시지가 검출되지 않은 경우에는, 기지국은 단계(606)에서 기존의 마스터와 계속하여 동기하게 된다. 그러나, 기지국으로부터의 제2 비이콘 메시지가 검출된 경우에는, 기지국은 단계(608)에서 검출된 비동기화된 기지국에 동기하게 된다. 기지국은 통신중에 간섭을 피하기 위하여 다른 기지국을 향해서 천천히 이동해 간다. 기지국은 그 다음에 단계(610)에서 동기화가 완료되었는지를 판정한다. 동기화가 완료되지 않은 경우에는, 기지국은 단계(608)에서 다른 기지국을 향해 계속하여 천천히 이동하게 된다. 동기화가 완료된 경우에는, 기지국은 단계(612)에서 정상적인 동작을 취하게 된다. 기지국은 그 다음에 단계(614)에서 동일한 동기 분포가 수신되었는지를 판정한다. 동일한 동기 분포가 수신된 경우에, 기지국은 단계(612)에서 정상적인 동작을 취하게 된다. 그렇지 않은 경우에는, 기지국은 단계(604)에서 제2 비이콘 신호 또는 비동기된 핸드셋 트래픽을 검사하게 된다. 다른 기지국으로 이동하는 한 방법은 제11도를 참조하여 이하에서 설명하기로 한다.In particular, the development of a synchronization chain between base stations begins at step 602, where one base station is synchronized to an existing base station immediately following power up according to the steps described in FIG. The base station may also be within range of the two synchronization signal sources to detect them. The base station determines if a second beacon message from the unsynchronized base station has been detected at step 604. If no beacon message is detected, the base station continues to synchronize with the existing master at step 606. However, if a second beacon message from the base station is detected, then the base station is synchronized with the unsynchronized base station detected in step 608. The base station moves slowly toward the other base station to avoid interference during communication. The base station then determines in step 610 whether synchronization is complete. If synchronization is not complete, the base station continues to move slowly toward the other base station at step 608. If synchronization is complete, the base station takes normal operation at step 612. The base station then determines in step 614 whether the same sync distribution has been received. If the same sync distribution is received, the base station takes normal operation at step 612. Otherwise, the base station checks for a second beacon signal or asynchronous handset traffic at step 604. One method of moving to another base station is described below with reference to FIG.
시간 T1에서, 일예로서 A1-A5 체인을 사용하여, 기지국 A1은 최초 미스터 기지국으로 존재한다. 제2 기지국 A2는 그 다음에 전원을 공급받아 A1을 검출하고 A1에 동기한다. 제3 기지국 A3는 그 다음에 전원을 공급받는다. 본 발명의 제3도에 따르면, A3는 동기화 신호원(A2)를 검출하여 이 동기화 신호원에 동기한다. 이 체인은 전원을 공급받은 기지국들이 이 체인에 동기하면서 계속 구성된다. 요약하면, 기지국이 체인의 한쪽 단부에 부가되면(즉, 전원이 공급되어 마스터를 찾고 있으면), 기지국은 이 체인에 동기한다.At time T1, using an A1-A5 chain as an example, base station A1 exists as the first Mr base station. The second base station A2 is then powered on to detect A1 and synchronize with A1. The third base station A3 is then powered on. According to FIG. 3 of the present invention, A3 detects the synchronization signal source A2 and synchronizes with this synchronization signal source. The chain continues to be configured while the powered base stations are synchronous with the chain. In summary, when a base station is added to one end of a chain (i.e., powered up and looking for a master), the base station synchronizes with this chain.
시간 t2에서, 2개의 동기화 체인의 만날 수 있으며 동기화된 기지국들 C1-C9의 단일 체인을 형성하게 된다. 기지국들의 2개의 체인을 연결해주는 새로운 기지국(시간 t2에서 기지국 C4로 표시됨)은 제1 기지국을 검출하여 그 기지국에 동기하게 된다. C4가 C3 또는 C5중 어느 하나의 레인지내에 있어 이를 검출할 수 있는 동안에 C3가 어느 기지국에 동기하는지를 판정하기 위하여 충돌 방지 기술이 사용될 수도 있다. 이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 기지국은 기본적으로 2개의 기지국중 하나에 동기할 수 있다. 이 기본적인 방법은 동기화 프로토콜에 따르 다르게 된다. 예를들어 C4가 C5에 먼저 동기한다고 가정하면, (C2에 동기하는) C3는 그 다음에 이제는 동기화 상태를 벗어난 제2 기지국(C4)를 검출하여 그 기지국에 동기하게 된다. (C1에 동기한) C2는 그 다음에 동기를 벗어난 제2 동기화 신호원(C3)을 검출하고, C2는 C3에 동기하게 된다. 마지막으로, C1은 C2와 동기를 벗어나게 되고 그 다음에 동기화 체인 반전(reversal)을 완료하기 위하여 C2에 동기한다. C1은 이와같은 마스터를 포기하게 된다. 따라서, 본 발명의 방법은 동기화 체인을 형성할 수 있도록 해주며 특히 2개의 동기화 체인이 충돌하는 때에 단일 동기화 체인이 형성될 수 있도록 해준다.At time t2, two synchronization chains can meet and form a single chain of synchronized base stations C1-C9. A new base station (denoted as base station C4 at time t2) connecting two chains of base stations detects the first base station and synchronizes with that base station. An anti-collision technique may be used to determine which base station C3 synchronizes with while C4 is within the range of either C3 or C5 and can detect it. As will be described in more detail below, the base station can basically synchronize to one of the two base stations. This basic method depends on the synchronization protocol. For example, suppose C4 synchronizes first with C5, C3 (synchronizing with C2) then detects a second base station C4 which is now out of synchronization and synchronizes with that base station. C2 (synchronized with C1) then detects the second synchronization signal source C3 out of synchronization, and C2 synchronizes with C3. Finally, C1 is out of sync with C2 and then syncs with C2 to complete the synchronization chain reversal. C1 gives up this master. Thus, the method of the present invention makes it possible to form a synchronization chain and in particular a single synchronization chain can be formed when two synchronization chains collide.
이와 유사하게, 비이콘 신호 및 핸드셋 트래픽 모두를 검출하는 것에 근거하여 동기화 체인의 발달에 대해서도 제5도 및 제6도를 참조하여 설명하기로 한다. 기지국은 전원을 인가받은 때에 비이콘 신호를 전송하게 되는데, 기지국이 통화중인 때에 용어 전원 공급은 또한 핸드셋 트래픽의 전송을 의미하기도 한다. 기지국은 비이콘 신호 또는 비동기한 핸드셋 트래픽이 단계(604)에서 검출되었는지를 판정한다. 비이콘 신호 및 비동기한 핸드셋 트래픽 어느 것도 검출되지 않은 경우에는, 기지국은 단계(606)에서 루프내에 있게 된다. 그러나, 비이콘 신호 또는 비동기한 핸드셋 트래픽이 검출된 경우에는, 기지국은 단계(608)에서 검출된 기지국에 동기하게 된다. 기지국은 통신중에 간섭을 피하기 위하여 검출된 기지국을 향해 천천히 이동하게 된다. 기지국은 그 다음에 단계(610)에서 동기화가 완료되었는지를 판정한다. 동기화가 완료되지 않은 경우에는, 기지국은 단계(608)에서 계속하여 다른 동기화 신호원을 향하여 천천히 이동하게 된다. 동기화가 완료된 경우에는, 기지국은 단계(612)에서 정상적인 동작을 취하게 된다. 기지국은 그 다음에 단계(614)에서 동일한 동기 분포가 수신되었는지를 판정한다. 동일한 동기 분포가 수신된 경우에는, 기지국은 단계(612)에서 정상적인 동작을 취하게 된다. 그렇지 않은 경우에, 기지국은 단계(604)에서 제2 비이콘 신호 또는 비동기한 핸드셋 트래픽을 검사하게 된다.Similarly, the development of a synchronization chain based on detecting both beacon signals and handset traffic will also be described with reference to FIGS. 5 and 6. The base station transmits a beacon signal when the power is applied, and the term power supply also means transmission of handset traffic when the base station is busy. The base station determines if a beacon signal or asynchronous handset traffic has been detected at step 604. If neither beacon signal nor asynchronous handset traffic is detected, the base station is in a loop at step 606. However, if a beacon signal or asynchronous handset traffic is detected, the base station is synchronized with the base station detected in step 608. The base station moves slowly toward the detected base station to avoid interference during communication. The base station then determines in step 610 whether synchronization is complete. If the synchronization is not complete, the base station continues to move slowly toward another synchronization signal source at step 608. If synchronization is complete, the base station takes normal operation at step 612. The base station then determines in step 614 whether the same sync distribution has been received. If the same sync distribution is received, the base station takes normal operation at step 612. Otherwise, the base station checks for a second beacon signal or asynchronous handset traffic at step 604.
일예로서 또다시 A1-A5를 사용하면, A1은 최초 마스터로서 존재하는 기지국이다. 기지국 A2는 전원을 공급받아 A1으로부터의 비이콘 신호를 검출하여 A1에 동기한다. 다른 기지국 A3은 그 다음에 전원을 공급받는다. 본 발명의 동작에 따르면, 기지국 A2가 통화중에 있는 경우에, A3는 A2 핸드셋 트래픽을 검출하여 A2에 동기한다. A3는 비이콘을 전송한다. 기지국 A4는 그 다음에 전원을 공급받아 기지국 A3에 동기한다. 다른 기지국(A5)는 전원이 공급되면, 기지국 A4의 핸드셋 트래픽에 동기한다. 요약하면, 기지국은 비이콘 신호 또는 핸드셋 트래픽중 하나를 검출하여 체인을 형성하도록 비이콘 신호 또는 핸드셋 트래픽의 신호원에 동기하게 된다.Using A1-A5 again as an example, A1 is the base station present as the original master. Base station A2 receives power and detects a beacon signal from A1 and synchronizes with A1. The other base station A3 is then powered on. According to the operation of the present invention, when base station A2 is in a call, A3 detects A2 handset traffic and synchronizes with A2. A3 sends a beacon. Base station A4 is then powered and synchronized to base station A3. The other base station A5, when powered, synchronizes with the handset traffic of base station A4. In summary, the base station detects one of the beacon signals or the handset traffic and synchronizes with the signal source of the beacon signal or the handset traffic to form a chain.
시간 t2에서, 2개의 동기화 체인은 만날 수도 있으며 동기화된 디바이스 C1-C9이 단일 체인을 형성하게 된다. 2개의 체인을 연결해주는 기지국(시간 t2에서 C4로 표시됨)은 2개의 디바이스중 하나에 동기하게 된다. 기지국 C4가 C3 또는 C5중 하나의 레인지내에 있고 이를 검출할 수 있는 동안에, C3가 어느 기지국에 동기하게 되는지를 판정하기 위하여 충돌 방지 기술이 사용될 수 있다. 예를들어 핸드셋 C4가 먼저 C5에 동기한다고 가정하면, C3는 그 다음에 동기를 벗어나 있는 C4의 비이콘 신호 또는 핸드셋 트래픽중 하나를 검출하여 C4에 동기하게 된다. C2는 그 다음에 동기를 벗어나 있는 제2 신호원(C3)를 검출하게 되고 C2는 C3에 동기하게 된다. 마지막으로, C1은 C2와 동기를 벗어나 있게 되고 그 다음에 동기화 체인반전을 완료하기 위하여 C2에 동기한다. 이와같이 C1은 마스터를 포기하게 된다.At time t2, two synchronization chains may meet and the synchronized devices C1-C9 form a single chain. A base station connecting two chains (denoted C4 at time t2) is synchronized to one of the two devices. While base station C4 is within the range of either C3 or C5 and can detect it, an anti-collision technique can be used to determine which base station C3 will be synchronized with. For example, assuming that handset C4 is first in sync with C5, C3 then detects either the beacon signal or handset traffic of C4 that is out of sync and synchronizes with C4. C2 then detects a second signal source C3 that is out of sync and C2 is synchronized to C3. Finally, C1 is out of sync with C2 and then syncs with C2 to complete the synchronization chain inversion. Thus C1 gives up on the master.
이제 통신 디바이스를 동기화하기 위한 프로토콜에 대해 생각해보면, 체인을 이룬 통신 디바이스들을 동기화하기 위한 양호한 방법들을 제7도 내지 제10도를 참조하여 자세하게 설명하기로 한다. 먼저 제7도를 참조하면, 기지국들을 동기화시키기 위한 공중 인터페이스 프로토콜(air interface protocol)이 도시되어 있다. 양호하게는, 기본 프레임(primary fame) 및 중복 프레임(redundant frame)(702, 704)는 제7도에 도시된 기지국들간에 전송된다. 기본 및 중복 프레임을 갖는 주파수 및 비트 동기화를 유지하기 위한 방법 및 장치는 1993년 5월 18일 피커트(Pickert)등에게 특허된 발명의 명칭이 디지탈 통신 신호 시스템(Digital Communication Signalling System)인 미국 특허 제5,212,715호에 기재되어 있다. 특정 슬롯을 참조해 볼 때에 프레임(702)은 신서사이저 동기 시간(synthesizer lock time)에 대한 슬롯(706)을 포함하고 있다. 다음의 4개의 슬롯은 순방향(forward) 기본 데이터 필드와 순방향 중복 데이터 필드 및 역방향(reverse) 기본 데이터 필드와 역방향 중복 데이터 필드에 대한 것이다. 특히, 슬롯(708)은 순방향(기지국에서 핸드셋으로) 기본 데이터 슬롯에 대한 것이다. 슬롯(710)은 순방향 중복 데이터 필드이다. 슬롯(712)는 역방향(핸드셋에서 기지국으로) 기본 데이터 필드인 반면, 슬롯(714)는 역방향 중복 데이터 필드이다. 슬롯(716)은 신서사이저 시간 슬롯이다. 다음의 2개의 슬롯은 비이콘 슬롯이며, 비이콘 슬롯 A(718) (슬롯 A) 및 비이콘 슬롯 B (슬롯 B)로 표시되어 있따. 비이콘 슬롯은 기지국들을 동기화하는데 사용되는 기지국 동기화 필드를 전송하는데 사용된다. 비이콘 메시지는 비이콘 슬롯으로 전송된 복수의 비이콘 신호들로 구성된다. 비이콘 슬롯 A 및 비이콘 슬롯 B의 기능은 제8도를 참조하여 이하에서 상세히 설명하기로 한다.Considering a protocol for synchronizing communication devices, preferred methods for synchronizing chained communication devices will now be described in detail with reference to FIGS. Referring first to Figure 7, an air interface protocol for synchronizing base stations is shown. Preferably, the primary frame and redundant frames 702 and 704 are transmitted between the base stations shown in FIG. A method and apparatus for maintaining frequency and bit synchronization with basic and redundant frames is disclosed in US patents entitled Digital Communication Signaling System, filed with May 18, 1993 to Picker et al. 5,212,715. Referring to a particular slot, frame 702 includes a slot 706 for synthesizer lock time. The next four slots are for the forward basic data field, the forward redundant data field, and the reverse basic data field and the reverse redundant data field. In particular, slot 708 is for the forward (base station to handset) basic data slot. Slot 710 is a forward redundant data field. Slot 712 is the reverse (handset to base station) basic data field, while slot 714 is the reverse redundant data field. Slot 716 is a synthesizer time slot. The next two slots are beacon slots, designated beacon slot A 718 (slot A) and beacon slot B (slot B). The beacon slot is used to transmit the base station synchronization field used to synchronize the base stations. The beacon message consists of a plurality of beacon signals transmitted to the beacon slot. The functions of the beacon slot A and the beacon slot B will be described in detail below with reference to FIG.
제7도에 도시된 바와 같이, 기본 프레임(702)의 순방향 기본 시간 슬롯(708)은 또한 중복 프레임(704)의 순방향 중복 슬롯(726)에서 전송되기도 한다. 즉, 중복 슬롯은 이전의 프레임 기본 슬롯과 일치하는 정보를 포함하고 있다. 이와 유사하게, 기본 프레임(702)의 역방향 기본 슬롯(712)은 중복 시간 프레임(704)의 역방향 중복 슬롯(730)에서 전송된다. 기본 및 중복 데이터 필드의 전송 동작은 기술 분야에서 공지되어 더 이상 자세하게 설명하지 않기로 한다. 그러나, 중복 슬롯을 전송하는 시스템은 본 발명에 따라 사용될 필요가 없으며 단일 프레임이 전송될 수 있다는 것을 알아야 한다.As shown in FIG. 7, the forward base time slot 708 of the base frame 702 is also transmitted in the forward duplicate slot 726 of the duplicate frame 704. That is, the redundant slot includes information that matches the previous frame base slot. Similarly, the reverse base slot 712 of the base frame 702 is transmitted in the reverse redundant slot 730 of the duplicate time frame 704. The transmission operation of the basic and duplicate data fields is well known in the art and will not be described in detail any further. However, it should be appreciated that a system for transmitting redundant slots need not be used in accordance with the present invention and that a single frame can be transmitted.
제7도는 또한 순방향 또는 역방향중 어느 한 방향의 데이터 슬롯, 또는 각 방향에 있어서의 기본 슬롯 또는 중복 슬롯에 대한 양호한 슬롯 구조를 도시하고 있다. 디지탈 제어 채널 (DCCH) 필드(750)에 대한 양호한 필드가 도시되어 있다. 각각의 DCCH 데이터 슬롯은 램프(ramp)/보호(guard)(R/G) 필드(754), 프리앰블 필드(756), 동기필드(758), 데이터 필드(760), 순환 중복 검사(CRC) 필드(762) 및 R/G 필드(764)로 구성되어 있다. 디지탈 트래픽 필드(752)도 또한 도시되어 있다. 프리앰블 필드는 기지국을 식별하기 위한 마커(marker) 신호를 나타내고 있다. 역방향 채널에서, 마커 신호는 핸드셋을 식별하게 된다. 디지탈 트래픽 채널 데이터 슬롯은 R/G 필드(766), 동기 필드(768), 저속 관련 제어 필드(SACCH)(770), CRC 필드(772), 보코더 페이로드(vocoder payload) 필드(774), 및 R/G 필드(776)으로 구성되어 있다. 양호한 데이터 필드 프로토콜이 제7도에 도시되어 있는데, 추가의 또는 더 적은 수의 필드가 본 발명의 범위 내에서 전송될 수 있다.FIG. 7 also shows a good slot structure for data slots in either the forward or reverse direction, or a base slot or a redundant slot in each direction. The good field for the digital control channel (DCCH) field 750 is shown. Each DCCH data slot has a ramp / guard (R / G) field 754, a preamble field 756, a sync field 758, a data field 760, a cyclic redundancy check (CRC) field. 762 and an R / G field 764. Digital traffic field 752 is also shown. The preamble field represents a marker signal for identifying the base station. In the reverse channel, the marker signal will identify the handset. Digital traffic channel data slots include R / G field 766, sync field 768, slow associated control field (SACCH) 770, CRC field 772, vocoder payload field 774, and It consists of an R / G field 776. A preferred data field protocol is shown in FIG. 7, where additional or fewer fields can be transmitted within the scope of the present invention.
이제 제8도를 참조하면, 제7도의 공중 프로토콜을 사용하는 기지국들을 동기화하기 위한 양호한 단계들을 설명하기로 한다. 특히, 단계(804)에서, 기지국은 비이콘 메시지가 슬롯 A 또는 슬롯 B중 어느 하나에서 획득되었는지를 판정한다. 슬롯 A 및 슬롯 B 어느 곳에서도 비이콘이 획득되지 않은 경우에는, 기지국은 단계(806)에서 동기화 마스터가 되어 비이콘 메시지를 슬롯 A로 전송한다. 기지국은 그 다음에 단계(808)에서 위상이 벗어난 동기화 신호원에 대해 감시를 하게 된다. 위상이 벗어난 동기화 신호원이 전혀 검출되지 않은 경우에는, 기지국은 계속하여 단계(804)에서 비이콘 메시지가 슬롯 A 또는 슬롯 B에서 획득되었는지를 판정하게 된다. 단계(808)에서 위상이 벗어난 동기화 신호원이 검출된 경우에는, 기지국은 단계(810)에서 슬레이브(slave)로서 다른 기지국에 동기하게 된다. 기지국은 그 다음에 단계(812)에서 동일한 동기 분포가 계속하여 수신되고 있는지(즉, 동일한 이전에 검출된 동기화 신호원이 검출된 유일한 동기화 신호원인지를)를 판정한다. 동일한 동기 분포가 계속하여 수신되고 있는 경우에는, 기지국은 단계(810)에서 슬레이브로서 다른 기지국에 동기하게 된다.Referring now to FIG. 8, preferred steps for synchronizing base stations using the aerial protocol of FIG. 7 will be described. In particular, at step 804, the base station determines whether a beacon message has been obtained in either slot A or slot B. If beacons are not obtained anywhere in slots A and B, the base station becomes the synchronization master in step 806 and sends a beacon message to slot A. The base station then monitors for out of phase synchronization signal sources at step 808. If no out-of-phase synchronization signal source is detected, the base station continues to determine if a beacon message has been obtained in slot A or slot B in step 804. If an out of phase synchronization signal source is detected in step 808, the base station is synchronized to another base station as a slave in step 810. The base station then determines in step 812 whether the same sync distribution is still being received (ie, the same previously detected sync signal source is the only sync signal source detected). If the same synchronization distribution continues to be received, then the base station is synchronized to another base station as a slave in step 810.
그러나, 단계(812)에서 새로운 동기 분포가 수신되는 경우에는, 기지국은 단계(804)에서 동기가 슬롯 A 또는 슬롯 B로 획득되는지를 판정한다. 단계(814)에서 동기가 슬롯 B가 아니라 슬롯 A로 획득된 경우에는, 기지국은 슬롯 A에 슬레이브로서 동기하여 단계(816)에서 비이콘 메시지를 슬롯 B로 재전송하게 된다. 단계(818)에서 최초 동기 분포가 계속하여 수신되고 있는 경우에는, 기지국은 슬레이브로서 슬롯 A메 계속 동기하여 슬롯 B로 재전송한다. 그러나, 동기 분포가 계속되지 않는 경우에는, 기지국은 단계(808)에서 위상이 벗어난 동기화 신호원을 감시하게 된다.However, if a new sync distribution is received in step 812, the base station determines whether sync is obtained in slot A or slot B in step 804. If the synchronization is obtained in slot A instead of slot B in step 814, the base station retransmits the beacon message to slot B in step 816 in synchronization with slot A as a slave. If the initial synchronization distribution is still being received at step 818, the base station retransmits to slot B in synchronization with slot A as a slave. However, if the synchronization distribution does not continue, then the base station monitors the out of phase synchronization signal source at step 808.
단계(820)에서 기지국이 슬롯 A가 아니라 슬롯 B로 비이콘을 검출하는 경우에는, 기지국은 슬레이브로서 슬롯 B로 동기하여 단계(822)에서 슬롯 A로 비이콘을 재전송한다. 단계(824)에서 최초 동기 분포가 계속하여 수신되는 경우에는, 기지국은 슬레이브로서 슬롯 B에 계속 동기하게 되고 슬롯 A로 재전송한다. 그러나, 최초 동기 분포가 수신되지 않은 경우에는, 기지국은 단계(808)에서 위상이 벗어난 동기화 신호원을 감시하게 된다.If the base station detects the beacon in slot B instead of slot A in step 820, the base station retransmits the beacon to slot A in step 822 in synchronization with slot B as a slave. If the initial synchronization distribution continues to be received in step 824, the base station continues to synchronize with slot B as a slave and retransmits to slot A. However, if no initial synchronization distribution has been received, then the base station monitors the out of phase synchronization signal source at step 808.
마지막으로, 단계(825)에서 동기가 슬롯 A 및 슬롯 B 모두로 획득되는 경우에는, 기지국은 이 슬롯들중 하나에 동기한다. 일예로서, 기지국은 단계(826)에서 기본 슬롯(예를들어, 슬롯 A)에 동기할 수 있다. 단계(828)에서 최초 동기 분포가 계속하여 수신되는 경우에는, 기지국은 슬레이브로서 슬롯 A에 계속하여 동기하게 된다. 그렇지않은 경우에는, 기지국은 단계(808)에서 위상이 벗어난 동기화 신호원을 감시하게 된다.Finally, if synchronization is obtained in both slot A and slot B in step 825, the base station synchronizes to one of these slots. As one example, the base station may synchronize to a default slot (eg, slot A) at step 826. If the initial synchronization distribution continues to be received at step 828, the base station continues to synchronize with slot A as a slave. Otherwise, the base station monitors the out of phase synchronization signal source at step 808.
요약하면, 기지국은 비동기한 신호원을 검출하기 위하여 2개의 비이콘 슬롯을 감시하게 된다. 어떤 비이콘 슬롯에서도 비이콘 신호가 검출되지 않은 경우에는, 기지국은 마스터 기지국으로서 기능하게 된다. 기지국이 비이콘 슬롯들중 하나에서 비이콘 신호를 검출하는 경우에는, 기지국은 그 기지국에 동기하여 다른 비이콘 슬롯으로 비이콘 신호를 재전송하여 다른 기지국이 그에 동기화할 수 있도록 해준다. 어떤 기지국이 슬롯 A 및 슬롯 B 모두로 동시에 비이콘(즉, 2개의 기지국으로부터 비이콘)을 검출하는 경우에, 기지국은 기지국들중 하나에 동기하게 된다. 2개의 기지국들중의 나머지 하나는 그 다음에 어떤 기지국이 동기를 벗어나 있다는 것을 검출하고 그 기지국에 동기하게 된다. 따라서, 별개의 체인의 모든 기지국들은 동기하게 된다.In summary, the base station monitors two beacon slots to detect asynchronous signal sources. If no beacon signal is detected in any beacon slot, the base station functions as a master base station. When a base station detects a beacon signal in one of the beacon slots, the base station retransmits the beacon signal to another beacon slot in synchronization with the base station, allowing other base stations to synchronize to it. If a base station detects a beacon (i.e., a beacon from two base stations) simultaneously in both slot A and slot B, the base station is synchronized to one of the base stations. The other of the two base stations then detects which base station is out of sync and synchronizes with that base station. Thus, all base stations in a separate chain are synchronized.
이제 제9도를 참조로 하면, 체인내의 기지국들을 동기화하기 위한 공중 인터페이스 프로토콜의 다른 실시예가 도시되어 있다. 제9도에 도시된 바와 같이, 프레임(902)는 신서사이저 동기 시간에 대한 슬롯(906)을 포함하고 있다. 다음의 4개의 슬롯들은 순방향 기본 및 순방향 중복 데이터 필드, 및 역방향 기본 및 역방향 중복 데이터 필드에 대한 것이다. 특히, 슬롯(908)은 순방향(기지국에서 핸드셋으로) 기본 데이터 슬롯에 대한 것이다. 슬롯(910)은 순방향 중복 데이터 필드이다. 슬롯(912)는 역방향(핸드셋에서 기지국으로) 기본 데이터 필드인 반면, 슬롯(914)는 역방향 중복 데이터 필드이다. 적어도 하나의 블랭크 슬롯(blank slot)(916)이 또한 다른 실시예에서의 핸드셋 트래픽의 검출을 허용하도록 포함되어 있다. 슬롯(918)은 신서사이저 동기 시간 슬롯이며, 그 다음에 비이콘 슬롯(918)로 표시된 단일 슬롯이 오게 된다. 비이콘 슬롯의 기능은 제10도를 참조하면서 자세하게 설명하기로 한다. 기본 및 중복 프레임(902, 904) 모두는 양호하게는 제7도에 도시된 기지국들 사이에서 전송되는 동안에, 단일 시간 프레임이 전송될 수 있다. 또한, 제7도에서 설명한 DCCH 및 DTC 데이터 필드도 또한 다른 실시예에서 사용될 수도 있다.Referring now to FIG. 9, another embodiment of an air interface protocol for synchronizing base stations in a chain is shown. As shown in FIG. 9, frame 902 includes a slot 906 for synthesizer synchronization time. The next four slots are for the forward primary and forward redundant data fields, and the reverse primary and reverse redundant data fields. In particular, slot 908 is for the forward (base station to handset) basic data slot. Slot 910 is a forward redundant data field. Slot 912 is a reverse (handset to base station) basic data field, while slot 914 is a reverse redundant data field. At least one blank slot 916 is also included to allow detection of handset traffic in another embodiment. Slot 918 is a synthesizer sync time slot, followed by a single slot, indicated by beacon slot 918. The function of the beacon slot will be described in detail with reference to FIG. While both basic and duplicate frames 902 and 904 are preferably transmitted between the base stations shown in FIG. 7, a single time frame may be transmitted. In addition, the DCCH and DTC data fields described in FIG. 7 may also be used in other embodiments.
이제 제10도를 참조하면, 적어도 하나의 블랭크 슬롯과 단일 비이콘 슬롯을 가지는 제9도의 공중 프로토콜을 이용하는 기지국들을 동기화하기 위한 다른 실시예에 대한 양호한 단계들이 설명된다. 단계(1004)에서, 비이콘 슬롯으로 어떤 비이콘도 검출되지 않고 블랭크 슬롯으로 어떤 비동기된 핸드셋 트래픽도 검출되지 않은 경우에는, 기지국은 동기화 마스터가 되어 단계(1006)에서 비이콘 슬롯으로 비이콘 메시지를 전송하게 된다. 기지국은 그 다음에 단계(1008)에서 블랭크 슬롯으로 위상이 벗어난 동기화 신호원을 감시하게 된다. 위상이 벗어난 동기화 신호원이 전혀 검출되지 않은 경우에, 기지국은 단계(1004)에서 비이콘 메시지가 비이콘 슬롯에서 획득(acquire)되었는지 또는 비동기된 핸드셋 트래픽이 블랭크 슬롯에서 검출되었는지를 계속하여 판정하게 된다. 단계(1008)에서 위상이 벗어난 핸드셋이 검출된 경우에, 기지국은 천천히 다른 신호원을 향하여 이동하게 되고 단계(1010)에서 슬레이브로서 핸드셋에 동기하게 된다. 기지국은 그 다음에 단계(1012)에서 동일한 동기 분포가 계속하여 수신되고 있는지를 판정한다. 동일한 동기 분포가 계속하여 수신되고 있는 경우에는, 기지국은 단계(1010)에서 슬레이브로서 다른 핸드셋에 계속하여 동기하게 된다.Referring now to FIG. 10, preferred steps for another embodiment for synchronizing base stations using the air protocol of FIG. 9 having at least one blank slot and a single beacon slot are described. In step 1004, if no beacon is detected in the beacon slot and no asynchronous handset traffic is detected in the blank slot, the base station becomes a synchronization master and sends a beacon message to the beacon slot in step 1006. Will be sent. The base station then monitors the out of phase synchronization signal source with a blank slot in step 1008. If no out-of-phase synchronization signal source is detected at all, the base station continues to determine whether a beacon message has been acquired in the beacon slot or whether asynchronous handset traffic has been detected in the blank slot in step 1004. do. If an out of phase handset is detected in step 1008, the base station slowly moves toward another signal source and in step 1010 synchronizes with the handset as a slave. The base station then determines in step 1012 whether the same sync distribution is still being received. If the same synchronization distribution is being received continuously, the base station continues to synchronize with the other handset as a slave in step 1010.
그러나, 새로운 동기 분포가 단계(1012)에서 수신되는 경우에는, 기지국은 단계(1004)에서 비이콘 메시지가 비이콘 슬롯에서 검출되는지 또는 핸드셋 트래픽이 블랭크 슬롯에서 검출되는지를 판정한다. 단계(1014)에서 비이콘 메시지가 비이콘 슬롯에서 검출되고 비동기된 핸드셋 트래픽은 블랭크 슬롯에서 전혀 검출되지 않은 경우에, 기지국은 단계(1016)에서 슬레이브로서 비이콘 슬롯에 동기하게 된다. 단계(1018)에서 최초 동기 분포가 계속하여 수신되고 있는 경우에는, 기지국은 슬레이브로서 비이콘 슬롯에 계속 동기하게 된다. 그러나, 동기 분포가 계속되지 않는 경우에는, 기지국은 단계(1008)에서 위상이 벗어난 동기화 신호원을 감시하게 된다.However, if a new synchronization distribution is received in step 1012, the base station determines in step 1004 whether the beacon message is detected in the beacon slot or handset traffic is detected in the blank slot. If a beacon message is detected in the beacon slot at step 1014 and no asynchronous handset traffic is detected at all in the blank slot, then the base station is synchronized to the beacon slot as a slave at step 1016. If the initial synchronization distribution is still being received at step 1018, the base station continues to synchronize to the beacon slot as a slave. However, if the synchronization distribution does not continue, then the base station monitors the out of phase synchronization signal source in step 1008.
단계(1020)에서 기지국이 블랭크 슬롯에서 비동기된 핸드셋 트래픽은 검출하는데 비이콘 슬롯에서 비이콘은 검출되지 않는 경우에는, 단계(1022)에서 기지국은 슬레이브로서 블랭크 슬롯에 동기하게 된다. 최초 동기 분포가 단계(1024)에서 계속하여 수신되고 있는 경우에, 기지국은 슬레이브로서 블랭크 슬롯에 계속 동기하게 되고 비이콘 슬롯으로 재전송하게 된다. 그러나, 최초 동기 분포가 수신되지 않는 경우에는, 기지국은 단계(1008)에서 위상이 벗어난 동기화 신호원을 감시하게 된다.If in step 1020 the base station detects handset traffic asynchronous in the blank slot and no beacon is detected in the beacon slot, then in step 1022 the base station is synchronized to the blank slot as a slave. If the initial synchronization distribution is being received continuously at step 1024, the base station continues to synchronize as a slave to the blank slot and retransmit to the beacon slot. However, if no initial synchronization distribution is received, then the base station monitors the out of phase synchronization signal source at step 1008.
마지막으로, 단계(1025)에서 비이콘 메시지가 비이콘 슬롯에서 검출되고 간섭하는 핸드셋 트래픽이 블랭크 슬롯에서 검출되는 경우에는, 기지국은 단계(1026)에서 슬레이브로서 비이콘 슬롯에 동기하게 된다. 단계(1028)에서 최초 동기 분포가 계속하여 수신되는 경우에, 기지국은 슬레이브로서 비이콘 슬롯에 계속 동기하게 된다. 그렇지않은 경우에, 기지국은 단계(1008)에서 위상이 벗어난 동기화 신호원을 감시하게 된다.Finally, if a beacon message is detected in the beacon slot in step 1025 and interfering handset traffic is detected in the blank slot, the base station is synchronized to the beacon slot as a slave in step 1026. If the initial synchronization distribution continues to be received at step 1028, the base station continues to synchronize to the beacon slot as a slave. Otherwise, the base station monitors the out of phase synchronization signal source at step 1008.
요약하면, 다른 실시예는 비동기화된 신호원을 검출하기 위하여 비이콘 슬롯상의 비이콘 신호 또는 블랭크 슬롯상의 핸드셋 트랙픽을 감시하는 기지국을 개시하고 있다. 비이콘 신호가 비이콧 슬롯에서 검출되지 않고 핸드셋 트래픽이 블랭크 슬롯에서 검출되지 않은 경우에는, 기지국은 마스터 기지국으로서 기능을 한다. 기지국이 비이콘 슬롯에서 비이콘 신호를 검출하거나 또는 블랭크 슬롯에서 핸드셋 트래픽을 검출하는 경우에, 기지국은 그 기지국은 동기하게 된다. 핸드셋 트래픽이 검출된 경우에, 기지국은 또한 블랭크 슬롯으로 비이콘 신호를 재전송하여 다른 기지국이 그에 동기할 수 있도록 해준다. 어떤 기지국이 비이콘 슬롯에서 비이콘을 검출하고 블랭크 슬롯에서 핸드셋 트래픽을 검출하는 경우, 기지국은 기지국들중 하나에, 양호하게는 비이콘 슬롯에서 검출된 기지국에 동기하게 된다. 2개의 기지국들중 나머지 하나는 그 다음에 어떤 기지국이 동기를 벗어나 있고 그 기지국에 동기하게 되는지를 판정한다. 따라서, 별도의 체인의 모든 기지국들은 동기하게 된다.In summary, another embodiment discloses a base station that monitors a beacon signal on a beacon slot or a handset traffic on a blank slot to detect an unsynchronized signal source. If a beacon signal is not detected in the beacon slot and handset traffic is not detected in the blank slot, the base station functions as a master base station. When a base station detects a beacon signal in a beacon slot or detects handset traffic in a blank slot, the base station is synchronized with that base station. If handset traffic is detected, the base station also retransmits the beacon signal to the blank slot, allowing other base stations to synchronize with it. If a base station detects a beacon in a beacon slot and detects handset traffic in a blank slot, the base station is synchronized to one of the base stations, preferably to a base station detected in the beacon slot. The other of the two base stations then determines which base station is out of sync and in sync with that base station. Thus, all base stations in a separate chain are synchronized.
이제 제11도를 참조하게 되면, DPLL을 사용하여 동기화를 달성 또는 유지하기 위한 양호한 방법이 개시되어 있다. 특히, 슬롯이 단계(1104)에서 동기화 신호원으로서 확립된다. 기지국은 그 다음에 단계(1106)에서 비이콘이 수신되는지를 판정하게 된다. 비이콘이 수신되는 경우, 기지국은 그 다음에 단계(1108)에서 비이콘이 초기에(early) 수신되는지를 판정하게 된다. 비이콘이 초기에 수신되는 경우에는, 기지국은 단계(1110)에서 N-1 비트를 가지는 보호 대역(guard band)을 갖는 프레임을 전송하게 된다. 그러나, 비이콘이 초기에 수신되지 않는 경우에는, 기지국은 N+1 비트를 가지는 보호 대역을 전송하게 된다. 제11도의 방법이 동기화를 유지하기 위한 한 방법이긴 하지만, 기술 분야에 공지된 다른 방법들이 동기화를 유지하는데 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다.Referring now to FIG. 11, a preferred method for achieving or maintaining synchronization using a DPLL is disclosed. In particular, a slot is established as a synchronization signal source in step 1104. The base station then determines if a beacon is received at step 1106. If a beacon is received, the base station then determines in step 1108 whether the beacon is initially received. If the beacon is initially received, the base station transmits a frame having a guard band having N-1 bits in step 1110. However, if the beacon is not initially received, the base station transmits a guard band having N + 1 bits. Although the method of FIG. 11 is one method for maintaining synchronization, it should be appreciated that other methods known in the art may be used to maintain synchronization.
요약하면, 본 발명은 다수의 기지국들이 동일한 주파수상에서 적응 동작하게 되는 통신 환경에서의 동기 통신을 제공하게 된다. 특히, 주거 기지국들과 같은 기지국들은 그렇지 않은 경우에 독립적으로 동작하게 되는 다른 기지국들과의 간섭을 최소화하도록 협조하여야 한다. 본 발명에 따르면, 시스템에서 동작하는 각각의 기지국은 동일 주파수상에서 동작하는 다른 기지국이 레인지내에 있는지를 판정하게 된다. 기지국들중 하나가 마스터의 역할을 떠맡게 되고 나머지 기지국은 그 다음에 이 마스터 기지국에 동기하게 된다. 신호 프로토콜 및 충돌 방지 기술등을 포함하여 기지국들을 동기화하는 양호한 방법들도 또한 개시되어 있다.In summary, the present invention provides for synchronous communication in a communication environment in which multiple base stations operate adaptively on the same frequency. In particular, base stations, such as residential base stations, should cooperate to minimize interference with other base stations that would otherwise operate independently. According to the present invention, each base station operating in the system determines whether other base stations operating on the same frequency are in range. One of the base stations assumes the role of master and the other base station then synchronizes with this master base station. Good methods for synchronizing base stations, including signal protocols and collision avoidance techniques, are also disclosed.
상기 설명에서 특정 실시예들이 일예로서 설명되고 있지만, 그 수정 및 다른 실시예들도 본 발명의 정신 및 범위내에 포함된다. 본 발명은 단지 첨부된 특허 청구 범위에 의해서만 제한된다.Although specific embodiments are described as examples in the above description, modifications and other embodiments are included within the spirit and scope of the present invention. The invention is only limited by the appended claims.
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